车载仪表系统的经验分享
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Software
应用层 表现层 会话层 传输层 网络层
Hardware • 送信时，负责按照CAN协议制作数据包 • 受信时，负责按照CAN协议解析数据包 • 负责按照CAN协议定期送信 • 负责检测受信的timeout处理 • 负责控制数据传输的顺序，传输错误的回复等 •负责控制ASDT/MSDT(专用帧格式) • 送信时，负责把USDT(长帧)拆分为UUDT(单帧) • 受信时，负责把UUDT(单帧)合并为USDT(长帧)
Engine Check Speedometer Turn Left
Parking Break Turn Right ESCL System Failure Cleaning Fluid Level Low Warning Bulb’s Error Warning
Fuel Gauge
Brake System Failure High Beam Night View Rear Fog
测试设计
SAD
电路图纸
设计图纸
测试用例
详细设计
根据图纸临 时修改电路
修改电路
SDD
上电测试 硬件独立的单体测试， 确保硬件连接正确
软件独立的单体测试， 确保软件功能正确
编码/软件调试
结合测试 24 April 2010 验收测试 Confidential 客户对产品的验收测试 验收测试通过后，就可以进入批量生产阶段 软硬件集成后的 结合测试
ISO定义的CAN总线标准
•ISO-11898 通信速度125kbps～1Mbps的高速通信标准 •ISO-11519 通信速度125kbps以下的低速通信标准 •SAE J2284(CAN)
物理层
24 April 2010 Confidential
关键技术- CAN的硬件和软件构成
1、CAN总线的硬件包括：ECU、CAN控制器、CAN收发器；CAN收发器之间通过双绞线连接 2、各ECU的软件部分主要处理网络层以上的信号处理；硬件部分处理数据链路层和物理层 软件部分 硬件部分
•CAN控制器的配置(数据链路层接口)、以及网络层以上的处理 •控制数据链路层和物理层
匹配电阻 (120Ω)
Application layer AUTOSAR Runtime Environment System Service Onboard Device Abstraction Memory Services Mem. Hardware Abstraction Communication Services (Service Layer) Com. Hardware Abstraction (ECU Abstraction Layer) Communication Drivers (Microcontroller Abstraction Layer) Microcontroller
仪表的软件架构(主控芯片)
•Application Application layer •Middleware(HWAL) Data conversion and presentation layer •Driver(MCAL) Low level drivers •OS Operating system •Utilities Library for algorithm Utilities
高层协议或者开放协议
• SAE J1939 (商用车CAN) • ISO 11783 (农、林用车CAN) • MilCAN (军用车CAN) • CANaerospace (太空CAN)
诊断协议标准 网络管理标准 标定标准
• ISO 15765(CAN) • OSEK/VDX NM • XCP on CAN
担当的角色： 项目负责人/主设计师 √ 快速掌握JCI的整体软件架构和关键技术 √ 和客户探讨需求和设计问题 √ 整体需求分析 √ 制定关键技术的调查计划,并推进 √ 架构设计 √ 详细设计和编码 √ 详细设计和编码评审 √ 全功能测试和确认测试 成果 √ 按期交付,品质获得客户认可 √ 客户认可NEU的技术能力 √ 积累了汽车仪表相关的业务和技术知识 ，为向车体业务发展打下基础 收获 √ 掌握了车体电子的整体功能和系统结构 √ 掌握了车体潜入式开发方法和通用软件架构 √ 软硬结合的能力提升较多
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Ambient Temperature Function Odometers
Automatic Brake Assistant Function
未接触
初级层
工作层
高级层
专家层
24 April 2010 Confidential
技术点的掌握状况
OS TOS ucOS2 嵌入式Linux QNX … CPU & Devices CLOCKS RELOAD TIMER(RLT) I/O TIMER CLOCK MODULATOR SOUCE CLOCK TIMERS ROM/FLASH SECURITY CLOCK OUTPUT REAL TIME CLOCK CLOCK CALIBRATION WATCHDOG TIMER AND WATCHDOG RESET EXTERNAL BUS INTERFACE PROGRAMMABLE PULSE GENERATOR(PPG) STEPPING MOTOR CONTROLLER USART MEMORY MEMORY PATH FUNCTION ROM MIRRORING FLASH MEMORY INTERRUPTS DELAYED INTERRUPT EXTERNAL INTERRUPTS ALARM COMPARATOR DMA SOUND GENERATOR EB GUIDE LIBRARYS & SOFTWARE PLATFORM AUTOSAR OSEK
需求分析
根据客户需求分析产品需求， 包括硬件需求和软件需求 记录产品需求 根据产品需求 设计测试用例 架构设计
需求检讨 客户是否接收产品需求， 并且明确模糊的需求
PRS
根据软件需求，确定 实现逻辑和软件架构 记录软件架构和 功能实现方法 基于组件的详细设计， 细化到函数级别 组件的详细书
设计电路
电路设计
组合仪表
SPI
Engine
TCU
EPS
ABS
ALTERA FPGA(32Mhz) MB96386(16MHz) TFT描画芯片(GP) 仪表主控芯片(PP)
IG
Passenger Door
Driver Door
Front Fog
Rear Fog
12V
Turn Left
Turn Right
High Beam
整车厂协议和标准(乘用车)
• GM(GMLAN、Class2) • Ford(SCP) • VW • Toyota(BEAN) • Fiat(VENICE)
数据链路层
Philips定义的CAN2.0规范 •CAN2.0 A 标准报文格式(11位标识符) •CAN2.0 B 扩展报文格式(28位标识符)
Engine Oil Sensor Warning Functions
Front Lamp Adjustment Failure Warning
TPMS Function AUTO HOLD Function Limit Speed Function FCW Function Phone Function LDW Function Cruise Control Function Seat Memory Function Park Assistant Function Maintenance Function Driver Guide Function Driver Status Warning Function Diagnostics Automatic Cruise Control Function Door/Engine Hood/Sunroof/Luggage Un-close Function
Back Light
CAN总线 硬线
Reset
Fuel Level
Brake Failure
Oil Pressure
Charge
24 April 2010 Confidential
仪表的软件功能
PP侧软件的主要职责是接收输入信号，然后根据客户的式样，控制LED报警、BEEP、步进电机、背光亮度和TFT表示； 主要输入信号是CAN、GPIO和模拟信号，主要输出信号是GPIO、SPI、PWM、Step Motor和Sound Generator；GP 侧软件的主要职责是根据SPI输入信号，控制TFT的表示内容
VOLTAGE REGULATOR CONTROL
LCD CONTROLLER
CAN CONTROLLER A/D CONVERTER(ADC) IO PORTS I2C
未接触
初级层
工作层
高级层
专家层
24 April 2010 Confidential
仪表的系统构成
1、该系统中没有Gateway，仪表通过CAN网路和Engine、TCU、EPS和ABS ECU通信； 2、除此之外，车灯状态、车门状态、油位等信息都通过硬线取得 3、仪表系统由两个芯片组成，一个主控芯片、一个TFT描画芯片，两个芯片之间通过SPI总线通信
SPI EEPROM PWM 背光亮度 TFT表示 步进电机 Sound generator BEEP警告音 Cyclone III EP3C10E144C8N EB guide
24 April 2010 Confidential
仪表的软件工程
客户 SRS 需求描述 系统工程师 软件工程师 硬件工程师 测试工程师
Key Identify Failure
Gear Box Error Warning
Coolant Temperature
Front Fog
EPS System Failure
Key Battery Low Warning
High Temperature
Air bag Position Lamp Low oil Alternator Auto Light/Auto Wiper Error Engine Oil Level Low Warning
telltales功能 gauges功能
左转向、右转向、发动机故障报警、Highbeam、ABS报警 、刹车系统故障、蓄电池故障、方向盘助力故障、 车门未关闭、水温过高、机油警报、前雾灯、后雾灯等 speedometer、tachometer、水温表、油量表 LCD 上的功能 行车电脑、变速箱信息、总里程/单次里程、车外温度等
API
Application
API
Telltales
Tachometer
API
Speedometer
…
OS
Middleware
API
RTE
API
Telltale Gauge Memory
API
CAN
Power
…
API
Driver
API
Driver API
GPIO
EEPROM
CAN
Hall
Ripple
外部设备 CAN protocol MB96F386 Primary Processor GPIO(Digital Output) Secondary Processor
CAN总线信 号
LED 警报灯
GPIO(Digital Input)
数字信号 A/D convertor 模拟信号 Step Motor
Motor
Ports
…
Board init
24 April 2010 Confidential
关键技术- CAN的标准和规范
1、ISO针对数据链路层和物理层制定了ISO-11898/ISO-11519标准，数据链路层符合CAN2.0 A/B规范 2、车载厂商制定了网络层以上的标准数据格式和各层的职责
车载仪表系统的经验分享
王永 2013/05/28
目录
A平台仪表项目介绍和担当的角色 业务知识和技术点的掌握状况 仪表的系统构成和软件框架
仪表的关键技术-CAN
主要课题和解决方案
24 April 2010 Confidential
A平台仪表项目介绍和担当的角色
A平台仪表是面向A级车的仪表,项目主要开发一款新nfidential
业务知识的掌握状况
Gauge
Tachometer ABS
Telltale Functions
ESP AFS EPB Ignition Switch Failure
Warning symbol
Brake Pads Error Fuel Low Warning
应用层 表现层 会话层 传输层 网络层
Hardware • 送信时，负责按照CAN协议制作数据包 • 受信时，负责按照CAN协议解析数据包 • 负责按照CAN协议定期送信 • 负责检测受信的timeout处理 • 负责控制数据传输的顺序，传输错误的回复等 •负责控制ASDT/MSDT(专用帧格式) • 送信时，负责把USDT(长帧)拆分为UUDT(单帧) • 受信时，负责把UUDT(单帧)合并为USDT(长帧)
Engine Check Speedometer Turn Left
Parking Break Turn Right ESCL System Failure Cleaning Fluid Level Low Warning Bulb’s Error Warning
Fuel Gauge
Brake System Failure High Beam Night View Rear Fog
测试设计
SAD
电路图纸
设计图纸
测试用例
详细设计
根据图纸临 时修改电路
修改电路
SDD
上电测试 硬件独立的单体测试， 确保硬件连接正确
软件独立的单体测试， 确保软件功能正确
编码/软件调试
结合测试 24 April 2010 验收测试 Confidential 客户对产品的验收测试 验收测试通过后，就可以进入批量生产阶段 软硬件集成后的 结合测试
ISO定义的CAN总线标准
•ISO-11898 通信速度125kbps～1Mbps的高速通信标准 •ISO-11519 通信速度125kbps以下的低速通信标准 •SAE J2284(CAN)
物理层
24 April 2010 Confidential
关键技术- CAN的硬件和软件构成
1、CAN总线的硬件包括：ECU、CAN控制器、CAN收发器；CAN收发器之间通过双绞线连接 2、各ECU的软件部分主要处理网络层以上的信号处理；硬件部分处理数据链路层和物理层 软件部分 硬件部分
•CAN控制器的配置(数据链路层接口)、以及网络层以上的处理 •控制数据链路层和物理层
匹配电阻 (120Ω)
Application layer AUTOSAR Runtime Environment System Service Onboard Device Abstraction Memory Services Mem. Hardware Abstraction Communication Services (Service Layer) Com. Hardware Abstraction (ECU Abstraction Layer) Communication Drivers (Microcontroller Abstraction Layer) Microcontroller
仪表的软件架构(主控芯片)
•Application Application layer •Middleware(HWAL) Data conversion and presentation layer •Driver(MCAL) Low level drivers •OS Operating system •Utilities Library for algorithm Utilities
高层协议或者开放协议
• SAE J1939 (商用车CAN) • ISO 11783 (农、林用车CAN) • MilCAN (军用车CAN) • CANaerospace (太空CAN)
诊断协议标准 网络管理标准 标定标准
• ISO 15765(CAN) • OSEK/VDX NM • XCP on CAN
担当的角色： 项目负责人/主设计师 √ 快速掌握JCI的整体软件架构和关键技术 √ 和客户探讨需求和设计问题 √ 整体需求分析 √ 制定关键技术的调查计划,并推进 √ 架构设计 √ 详细设计和编码 √ 详细设计和编码评审 √ 全功能测试和确认测试 成果 √ 按期交付,品质获得客户认可 √ 客户认可NEU的技术能力 √ 积累了汽车仪表相关的业务和技术知识 ，为向车体业务发展打下基础 收获 √ 掌握了车体电子的整体功能和系统结构 √ 掌握了车体潜入式开发方法和通用软件架构 √ 软硬结合的能力提升较多
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Ambient Temperature Function Odometers
Automatic Brake Assistant Function
未接触
初级层
工作层
高级层
专家层
24 April 2010 Confidential
技术点的掌握状况
OS TOS ucOS2 嵌入式Linux QNX … CPU & Devices CLOCKS RELOAD TIMER(RLT) I/O TIMER CLOCK MODULATOR SOUCE CLOCK TIMERS ROM/FLASH SECURITY CLOCK OUTPUT REAL TIME CLOCK CLOCK CALIBRATION WATCHDOG TIMER AND WATCHDOG RESET EXTERNAL BUS INTERFACE PROGRAMMABLE PULSE GENERATOR(PPG) STEPPING MOTOR CONTROLLER USART MEMORY MEMORY PATH FUNCTION ROM MIRRORING FLASH MEMORY INTERRUPTS DELAYED INTERRUPT EXTERNAL INTERRUPTS ALARM COMPARATOR DMA SOUND GENERATOR EB GUIDE LIBRARYS & SOFTWARE PLATFORM AUTOSAR OSEK
需求分析
根据客户需求分析产品需求， 包括硬件需求和软件需求 记录产品需求 根据产品需求 设计测试用例 架构设计
需求检讨 客户是否接收产品需求， 并且明确模糊的需求
PRS
根据软件需求，确定 实现逻辑和软件架构 记录软件架构和 功能实现方法 基于组件的详细设计， 细化到函数级别 组件的详细书
设计电路
电路设计
组合仪表
SPI
Engine
TCU
EPS
ABS
ALTERA FPGA(32Mhz) MB96386(16MHz) TFT描画芯片(GP) 仪表主控芯片(PP)
IG
Passenger Door
Driver Door
Front Fog
Rear Fog
12V
Turn Left
Turn Right
High Beam
整车厂协议和标准(乘用车)
• GM(GMLAN、Class2) • Ford(SCP) • VW • Toyota(BEAN) • Fiat(VENICE)
数据链路层
Philips定义的CAN2.0规范 •CAN2.0 A 标准报文格式(11位标识符) •CAN2.0 B 扩展报文格式(28位标识符)
Engine Oil Sensor Warning Functions
Front Lamp Adjustment Failure Warning
TPMS Function AUTO HOLD Function Limit Speed Function FCW Function Phone Function LDW Function Cruise Control Function Seat Memory Function Park Assistant Function Maintenance Function Driver Guide Function Driver Status Warning Function Diagnostics Automatic Cruise Control Function Door/Engine Hood/Sunroof/Luggage Un-close Function
Back Light
CAN总线 硬线
Reset
Fuel Level
Brake Failure
Oil Pressure
Charge
24 April 2010 Confidential
仪表的软件功能
PP侧软件的主要职责是接收输入信号，然后根据客户的式样，控制LED报警、BEEP、步进电机、背光亮度和TFT表示； 主要输入信号是CAN、GPIO和模拟信号，主要输出信号是GPIO、SPI、PWM、Step Motor和Sound Generator；GP 侧软件的主要职责是根据SPI输入信号，控制TFT的表示内容
VOLTAGE REGULATOR CONTROL
LCD CONTROLLER
CAN CONTROLLER A/D CONVERTER(ADC) IO PORTS I2C
未接触
初级层
工作层
高级层
专家层
24 April 2010 Confidential
仪表的系统构成
1、该系统中没有Gateway，仪表通过CAN网路和Engine、TCU、EPS和ABS ECU通信； 2、除此之外，车灯状态、车门状态、油位等信息都通过硬线取得 3、仪表系统由两个芯片组成，一个主控芯片、一个TFT描画芯片，两个芯片之间通过SPI总线通信
SPI EEPROM PWM 背光亮度 TFT表示 步进电机 Sound generator BEEP警告音 Cyclone III EP3C10E144C8N EB guide
24 April 2010 Confidential
仪表的软件工程
客户 SRS 需求描述 系统工程师 软件工程师 硬件工程师 测试工程师
Key Identify Failure
Gear Box Error Warning
Coolant Temperature
Front Fog
EPS System Failure
Key Battery Low Warning
High Temperature
Air bag Position Lamp Low oil Alternator Auto Light/Auto Wiper Error Engine Oil Level Low Warning
telltales功能 gauges功能
左转向、右转向、发动机故障报警、Highbeam、ABS报警 、刹车系统故障、蓄电池故障、方向盘助力故障、 车门未关闭、水温过高、机油警报、前雾灯、后雾灯等 speedometer、tachometer、水温表、油量表 LCD 上的功能 行车电脑、变速箱信息、总里程/单次里程、车外温度等
API
Application
API
Telltales
Tachometer
API
Speedometer
…
OS
Middleware
API
RTE
API
Telltale Gauge Memory
API
CAN
Power
…
API
Driver
API
Driver API
GPIO
EEPROM
CAN
Hall
Ripple
外部设备 CAN protocol MB96F386 Primary Processor GPIO(Digital Output) Secondary Processor
CAN总线信 号
LED 警报灯
GPIO(Digital Input)
数字信号 A/D convertor 模拟信号 Step Motor
Motor
Ports
…
Board init
24 April 2010 Confidential
关键技术- CAN的标准和规范
1、ISO针对数据链路层和物理层制定了ISO-11898/ISO-11519标准，数据链路层符合CAN2.0 A/B规范 2、车载厂商制定了网络层以上的标准数据格式和各层的职责
车载仪表系统的经验分享
王永 2013/05/28
目录
A平台仪表项目介绍和担当的角色 业务知识和技术点的掌握状况 仪表的系统构成和软件框架
仪表的关键技术-CAN
主要课题和解决方案
24 April 2010 Confidential
A平台仪表项目介绍和担当的角色
A平台仪表是面向A级车的仪表,项目主要开发一款新nfidential
业务知识的掌握状况
Gauge
Tachometer ABS
Telltale Functions
ESP AFS EPB Ignition Switch Failure
Warning symbol
Brake Pads Error Fuel Low Warning